好奇| 中国将去火星,“玉兔弟弟”要如何设计?

编辑:喻菲 新华社 文章类型:科学 发布于2016-03-24 12:17:01 共2093人阅读
文章导读 好奇| 中国将去火星,“玉兔弟弟”要如何设计?

   两会期间,全国政协委员、中国科学院院士叶培建透露,中国准备在2020年发射火星探测器,2021年抵达火星,并有望一次任务实现“绕”、“落”和“巡”。

  在中国空间技术研究院引领深空探测团队的这位航天专家说,中国火星探测器将绕火星飞行,对火星全球探测。此后,进入器将携带巡视器着陆火星。着陆时,降落伞、反推力发动机等技术都有可能使用。

  巡视器就是人们通常所说的火星车。那么,即将在红色星球上开始探险之旅的中国火星车与在月球上留下中国印记的月球车“玉兔”又会有什么不同呢?

    

火星探测器大家庭 网络图片

  为此,新华社中国特稿社记者采访了曾负责“玉兔”研制的探月二期工程探测器系统副总师贾阳。他说,火星表面环境复杂,火星与地球之间距离遥远,最近时约5500万公里,最远为4亿公里。

  “这些决定了火星车必须具有较强的自主能力,自主实现环境感知、路径规划、科学探测、故障诊断等功能,也就是说火星车必须是一个移动智能体。”贾阳说。

     

中国火星车模型(下)在2014年珠海航展首次亮相,上图为玉兔号月球模型。 新华社发

    “玉兔弟弟”比“哥哥”更强大

  航天领域专家普遍认为,火星车的研制将面临许多技术挑战。因此,火星车应该比它的哥哥“玉兔”更加强大。

  翅膀更大

  贾阳介绍,火星距离太阳更远,同样的面积下太阳光的能量只有月球表面的40%,因此,火星车太阳翼的面积越大越好,为了接收更多的太阳光,火星车的“翅膀”将变得更大、更漂亮,而且“翅膀”的方向还要不断调整,努力对着太阳的方向。“尽管火星表面的温度变化比月球表面温和些,但还是需要为火星车穿上一件适合的‘棉衣’。”

  沙尘暴来时会睡觉

  火星有大气,但是气压很低,只有地球表面大气压力的1%。在火星的夏季,常常形成尘暴,有点像地面的沙尘天气。火星沙尘暴正是电影《火星救援》中故事的起因。沙尘暴发生时,火星车接收的太阳光能量急剧下降,航天专家认为,必须为火星车设计一个“休眠”模式,耐心地等待尘暴过去。

  体魄更强壮

  火星表面的重力只有地球的38%,但是比月球表面的重力大多了,因此火星车移动的时候,就需要更大的功率,火星车的“筋骨”也必须设计得更强壮才行。

  头脑更聪明

  月球车工作的时候,地面很快就能知道车上的状态,遇到紧急情况,地面控制的指令也可以很快送到。但是火星车的信号传到地面,最长需要20分钟,地面的指令又需要20分钟,火星车才能收到。所以必须为火星车设计“超强大脑”。一般情况下,火星车都要自己处理各种情况,只有特别复杂的问题,自己解决不了,才交给地面的“师父”们解决。

    网友心目中的火星车长啥样?

  其实,中国火星车模型曾在2014年珠海航展上首次亮相。它长约2米,它和“玉兔”月球车一样有6个车轮,但个头比“玉兔”更大,因此它应比“玉兔”具有更强的越障能力。它在体积、重量和技术上接近美国的“勇气号”和“机遇号”火星车,采用太阳能动力,不像“好奇号”一样使用核电池。

  中国即将开展火星探测的消息传出后,新华社中国特稿社推出了“寄语火星车”活动,邀请公众对于“火星车该长什么样子”、“要去火星完成什么任务”以及“该叫什么名字”展开想象。超过万名网友参与了活动,其中年龄最大的74岁,最小的9岁,既有来自加拿大的,也有来自中国乡村的。

  在众多来信中,有的网友表示,希望中国的火星车像机器人瓦力一样呆萌;有的希望火星车像变形金刚或钢铁侠一样酷;有的说要比“玉兔”更硬朗。

  对于火星车的形状,网友们的提议五花八门:有方形、球形、蛋形等。对于火星车的太阳能板,有的说应是圆形的、扇形的、荷叶形的、太极图形的……

  有的网友认为,火星车应该是机器人与越野车相结合,在平坦的路上是辆车,而遇到复杂地形可以变为机器人一样灵活行走。有的认为它应该能跳跃,能飞翔,能自行脱困,掉到坑里要能爬出来,即使翻了也没事。有人提议,因为火星有大气,火星车可以安装喇叭,播放音乐。

  例如,周晓斯提议,火星车应该有雨刷一样的部件能够扫除太阳能板上的沙尘。为防止火星车陷入松软的沙土,应该有类似“千斤顶”一样的自救装置。宋宇豪认为,火星车可以携带一个气球,需要的时候充入氢气在火星大气中漂浮飞行。董峥认为,火星车应该具有包括风能在内的多种能源提供方式。蔡鑫希望它有核动力。 

  “火星车应该有抗震外壳抵抗着落时的撞击,还有大功率的信号发射器吧,毕竟很远啊。”赵耀虹说。

  也有很多网友不注重火星车的外表,而更重视它的内涵。

  赵宸说,希望它的每一个设计都有现实意义,不要有多余的中看不中用的地方。“在满足了科研需要之后,当然能帅一点更好了,以后在电影里希望也能出镜。”

    目光投向更远深空

  上个世纪末到本世纪初,美国已经先后发射了4辆火星车,即“索杰纳号”“勇气号”“机遇号”“好奇号”。探测车的质量从11.5公斤的微型探测车,发展到约900公斤的中型探测车,最远的行驶距离已经超过马拉松比赛的长度。前苏联其实也曾经尝试将一辆微型的火星车送到火星表面,但没有成功。目前,美国国家航空航天局、欧空局都有火星车发射计划,他们将利用2018年、2020年附近合适的窗口发射。

  3月14日,欧洲与俄罗斯合作的“痕量气体轨道探测器(TGO)”顺利升空,前往红色星球探究火星甲烷气体来源之谜。它还将释放着陆器,为2018年欧空局首辆火星车登陆火星做准备。

  贾阳说,火星等深空探测任务是一项规模宏大的复杂系统工程, 它的实现将使中国在相关技术领域取得重大突破, 形成一大批具有自主知识产权的创新成果, 从总体上提升中国的科技自主创新能力和核心竞争力, 带动相关产业发展。

  “中国的月球探测‘绕’、‘落’、‘回’三步走的计划即将实现,把中国人的目光放到更远深空的时机即将到来,在一些重大前沿科学问题的解决过程中,将更多地看到中国人的身影。”贾阳说。

  每次提出一项新的太空探索计划,人们总要反复问:地球上还有那么多问题没有解决,为什么要去关心那么遥远的事。很多高瞻远瞩的人已经回答过这样的问题,让我们再来重温一下吧:

美国人说:

  ——美国国家航空航天局答复修女关于目前地球上还有这么多小孩吃不上饭,怎么舍得为远在火星的项目花费数十亿美元的信。

    印度人说:

  ——印度政府发言人回答西方媒体质问:世界上三分之一的穷人都在你们国家,为什么还花大钱干这个。

    科学家说:

    科幻作家说:

  ——中国科幻作家刘慈欣。

    哲学家说:

  你要问去火星有什么意义,那么请问若干亿年前海洋生物第一次爬上陆地有什么意义?

    (记者:喻菲   漫画:万柳馨)

 

 
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